设计说明书终稿(5)

2025-06-24

长安大学2011届专科毕业设计

(8) 在实地调查基础上,充分考虑通道农田水利等方面的要求。

4.2 纵坡及坡长设计 4.2.1 最大纵坡

最大纵坡是指在纵坡设计时各级公路允许采用的最大坡度值,它是道路纵断面设计的重要控制指标,在地形起伏较大地区,直接影响路线的长短、使用质量、运输成本及造价。

各级公路允许的最大纵坡是根据汽车的动力特性、道路等级、自然条件以及工程、运营经济等因素,通过综合分析,全面考虑,合理确定的。公路最大纵坡的规定[1] [3] [8]见表4.1:

表4.1 公路最大纵坡

设计车速(Km/h) 最大纵坡(%) 120 3 100 4 80 5 60 6 40 7 30 8 20 9 4.2.2 最小纵坡

为使道路上行车快速、安全和通畅,希望道路纵坡设计的小一些为好。但是,在长路堑、低填以及其它横向排水不通畅地段,为保证排水要求,防止积水渗入路基而影响其稳定性,均应设置不小于0.3%的最小纵坡,一般情况下以不小于0.5%为宜。

当必须设计水平坡<0%>或纵坡小于0.3%时,边沟排水设计与纵坡设计一起综合考虑,其边沟应作纵向排水设计。

本设计中采用纵坡为0.4%。

4.2.3 坡长限制

(1)最小坡长限制

最短坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性的要求考虑的。如果坡长过短,使变坡点增多,汽车行驶在连续起伏地段产生的增重与减重的变化频繁,导致乘客感觉不舒适,车速越高越感觉突出。从路容美观、相邻两竖

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曲线的设置和纵面视距等也要求坡长应有一定最短长度。

《标准》规定,各级公路最小坡长应按表(4.2)选用[8]:

表4.2 各级公路最小坡长

设计车速(Km/h) 最小坡长(m) 120 300 100 250 80 200 60 150 40 120 30 100 20 60 (2) 最大坡长限制

所谓最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶,当车速下降到最低容许速度时所行驶的距离。道路纵坡的大小及其坡长对汽车正常行驶影响很大,纵坡越陡,坡长越长,对行车影响也越大。主要表现在:使行车速度显着下降,甚至要换较低排挡克服坡度阻力易使水箱“开锅”,导致汽车爬坡无力,甚至熄火;下坡行驶制动次数频繁,易使制动器发热而失效,甚至造成车祸。

要从理论上确切计算由希望速度到允许速度的最大坡长是困难的,必须结合试验调查。

资料综合研究后确定。《规范》[3] [8]规定最大坡长如表(4.3)所示:

表4.3 不同纵坡的最大坡长取值表

设计车速Km/h) 纵 坡 坡 度 (%) 3 4 5 6 7 8 9 10 120 900 700 — — — — — — 100 1000 800 600 — — — — — 80 1100 900 700 500 — — — — 60 1200 1000 800 600 — — — — 40 — 1100 900 700 500 300 — — 30 — 1100 900 700 500 300 200 — 20 — 1200 1000 800 600 400 300 200 16

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4.2.4 合成坡度

合成坡度是指在设有超高的平曲线上,路线纵坡与超高横坡所组成的坡

度。计算公式[8]如4.1。 式中: IH—合成坡度;

ih—超高坡度或路面横坡(%); iz—纵坡坡度(%)。

表4.4 各级公路的合成坡度

设计车速(Km/h) 最小坡长(m) 120 10.0 100 10.0 80 10.5 60 10.0 40 10.0 30 10.0 20 10.0 2IH=ih?iz2 (4.1)

各纵公路的最小合成坡度不宜小于0.5%。在超高过渡变化处,合成坡度不应设计为0.5%,当合成坡度小于0.5%时,则应采取综合排水措施,保证路面排水畅通。为了保证线形的平顺和尽量减少填挖方量。

以上组合的最大合成坡度均小于10.0%,所以,该路线的纵坡、路拱横坡、超高设计满足要求,设计合理。

4.3道路平纵线形组合设计

平纵线形组合设计是指在满足汽车运动学和力学要求前提下,研究如何满足视觉和心理方面的连续、舒适,与周围环境的协调和良好的排水条件。

4.3.1 平、纵组合的设计原则

(1)在视觉上应能自然地引导驾驶员的视线,并保持视觉的连续性; (2)注意保持平、纵线形的技术指标大小均衡,不要悬殊太大,使线形在视觉上、心理上保持协调;

(3)选择组合得当的合成坡度,以利于路面排水和行车安全;

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(4)注意与道路周围环境的配合。

平面与纵坡组合时,应注意长坡下端避免设置小半径平曲线,较长的平面直线上也不宜设大坡,并应选择能够得到适当合成坡度的线形组合。应避免急变与陡坡相重合的线形,以利安全。

平、纵线形的组合必须是在与路线所经地区的环境充分配合的基础上进行的,否则即使线形符合组合的有关规定,亦不是良好的设计。所以时时处处都应注意与公路周围环境的配合与协调。

4.3.2 平、竖组合的设计原则

(1)平曲线(包括圆曲线和缓和曲线)与竖曲线两者应相互重合,这是平、竖最好的组合,且平曲线应比竖曲线长(俗称“平包竖”);

(2)V?40Km/h的公路,凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部,不得插入小半径平曲线;凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部,不得与反向平曲线的拐点重合;

(3)平曲线与竖曲线的半径大小选用适当,使其组合达到视觉上的良好效果。

4.3.3 相邻竖曲线的衔接

相邻两个同向凸形竖曲线或凹形竖曲线,特别是同向凹形竖曲线之间,如直坡段不长应合并为单曲线或复曲线,避免出现断背曲线,这样要求对行车是有利的。

相邻反向竖曲线之间,为使增重与减重间和缓过渡,中间最好插入一段直坡段。若两竖曲线半径接近极限值时,这段直坡段至少应为计算行车速度的3s行程,当半径较大时,亦可直接连接。 纵断面设计图见附图纵断面图所示。

4.4竖曲线

纵断面上两个坡段的转折处,为了便于行车用一段曲线来缓和,称为

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竖曲线。各级公路在纵坡变更处均应设置竖曲线。

4.4.1竖曲线设计限制因素

在纵断面设计中,竖曲线设计要受众多的因素限制,其中有三个限制因素决定着竖曲线的最小半径和最小长度。 ① 缓和冲击

汽车行驶在竖曲线上时,产生径向离心力。这个力在凹形竖曲线上是增重,在凸形竖曲线上是减重。着个增重与减重达到,某个程度时,旅客就有不舒适的感觉,同时对汽车的悬挂系统也有不利的影响,所以确定竖曲线半径时,对离心加速度要加以控制。竖曲线最小半径计算如(4.2)所示:

RminV2 (相当于离心加速度为0.278m/s2) (4.2) ?3.6在本设计中计算所得的最小半径为4000m

② 时间行程不宜过短

汽车从直坡道行驶到竖曲线上,尽管竖曲线半径较大,如其长度过短,旅客会感到不舒适。因此,应限制汽车在竖曲线上行驶的时间不宜过短。最答应满足3s行程,即计算如(4.3)所示:

Lmin?VVt? (4.3) 3.61.2在本设计中计算所得的最小长度为100m。 ③ 满足视距的要求

汽车行驶在凸形竖曲线上,如果半径过小会阻挡司机的视线。为了行车安全,对凸形竖曲线的最小半径和最小长度应加以限制。

当汽车行驶在凹形竖曲线上时,也同样存在视距问题。对地形起伏较大的地区的道路,在夜间行驶时,若竖曲线半径过小,前灯照射距离近,影响行车速度和安全;在高速公路及城市道路上有许多跨线桥、门式交通

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